井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

井下视电阻率观测影响系数分析

采用水平层状均匀介质中点电流源位于任意深度时电位解析表达式,分析了井下对称四极视电阻率观测时影响系数随深度和极距的变化。结果表明对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间关系复杂;对于某些电性结构和在一定深度范围内,井下观测对表层干扰具有放大作用。对于固定的电极埋深,小极距观测主要体现观测装置所在处的介质层信息,深部介质的影响系数随着极距的加大而增加,浅层影响系数一般先上升后下降;观测极距足够大时,井下观测影响系数逐渐接近于地表观测的影响系数,井下观测的优势得不到体现。本文以天水台为例讨论了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深过程中的应用。分析结果对在不同电性结构中实施井下地电观测时具有一定的参考意义。     

平凉台井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,以平凉台4层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测影响系数随深度和极距的变化。结果表明:对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间的关系复杂;通过计算各层影响系数的大小,认为平凉台井下观测对地表及浅层干扰有较好的抑制作用,其分析结果可为在类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测时选择电极埋深和供电极距提供参考。     

地电阻率观测中的地表薄层影响与数学模拟

问题的提出 地电台址剖面是一种变化的电性剖面,特别是地表以下几米内的介质电性,随季节受温、湿度变化和人类活动等因素的影响会发生很大的变化。这种变化对预报地震是一种干扰。依照通常的看法,供电极距AB极大于表层厚度时就可消除它的影响,即使不能     

深埋电极的地电阻率观测研究

首先研究了四极观测系统装置系数与电极埋深的关系;然后给出了点电流源在3层地壳模型的地表和第二层时,电源所在层的电位的解析表达式;最后将天津宝坻地区的电性结构简化成一个3层模型,计算给出了当地表层和基岩中的电阻率出现变化时,在地表和基岩上层开展四极地电阻率观测结果与供电极距和深度的关系.     

坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式

本文在简要介绍坑道超前聚焦探测原理的基础上,对坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式进行了研究.通过有限元法对不同尺度的坑道、不同距离的旁侧异常体以及不同观测方式等条件下的地电模型进行了模拟计算.结果表明:旁侧异常体距离坑道越近,对异常曲线影响越大;坑道大小对超前聚焦的影响可忽略.在压制旁侧干扰方面A-M-A0装置要优于A-M装置,实际工作中应尽量增大供电电极距A0A,并使测量极距A0M与供电极距A0A满足A0M/A0A=0.6关系时,可达到最佳探测效果.     

水平层状介质中深埋装置系统地电阻率影响系数特征研究

讨论了地电阻率观测装置系统深埋条件下的影响系数特征. 采用这类装置的目的在于减小甚至消除来自表层产生的干扰,以提取深部可能的地震信息. 采用水平层状介质模型,应用边界积分方程法计算了不同装置埋深、不同装置参数下的影响系数及其与结构参数间的关系. 结果表明,不同地层影响系数的大小与电阻率结构、电极埋深、供电极距有密切且复杂的关系. 这表明为了有效地压制表层干扰并观测到底层变化,首先需要精细地探查测区电性结构,然后在此基础上,通过理论分析确认装置埋深及选定装置参数.      

兴济地电阻率观测精度提高实验

通过增大测量极距和提高供电电流2种实验途径,探讨提高兴济地电台地电阻率观测精度,结果表明,提高供电电流能明显提高兴济地震台地电阻率观测精度,且与供电电流提高倍率相当,而增大测量极距效果甚微。其原因是,提高供电电流是在干扰幅值不变情况下增大人工供电电位差,而增大测量极距使人工供电电位差和干扰幅值同比例增大,二者相抵,对观测精度作用不明显。     

地电阻率季节干扰变化分析

结合我国实际,本文提出四类地电阻率季节变化的干扰模型.经模型理论计算及同有季节变化的四十多台站的实测资料对比得出:(1)地电阻率季节变化是探测深度偏浅时,地表层电性变化,特别是表层地下水水位年动态变化所引起的一种与地震无关的干扰变化.其变化形态与量级取决于干扰模型、地电断面类型以及探测深度.(2)通常地电阻率季节变化与浅层电阻率变化的符号一致,呈现出正常季节变化;但对 K,Q 型地电断面,当干扰层位于地表第一层时,将从某一供电极距开始,出现反常的季节干扰变化.(3)当探测深度大于300m 时,不论正常的还是反常的季节变化,其幅度都将小于2%.因此,只要适当选择台址或加大供电极距使探测深度足够大,便可排除或压低这种干扰.      

昌黎地电台多极距观测系统的设计

基于对昌黎地电台地下介质的一维电性结构模型,分析了不同深层介质的响应系数、多极距布设方式及理论探测深度。结果表明:当MN分别取1/3 AB、1/4 AB、1/5 AB时,各层的响应系数变化趋势非常一致;据初始电性结构模型分析,4个不同深层中第3层的电阻率测值贡献率最高,达到70%,因此,在设计多极距观测布极时主要考虑第3层的贡献,该层的供电极距对取300~500m较合适,第3层最大贡献率为60%,当供电极距对不超过1 000m时,第4层贡献率仅为20%;根据不同深层介质响应系数分布情况和台站实际观测条件限制,多极距布设方式为5种,分别为1 000m、500(或400)m、400(或300)m、125m、30m。5种布极的理论探测深度在14~96m,此结果由昌黎台介质的电性结构所决定。     

地电阻率多极距观测中的最佳布极方式

对如何确定地电阻率多极距观测中的最佳布极方式, 包括极距个数和各极距长度的确定进行了研究。 确定最佳布极方式的主要依据是地下各层介质的响应系数随观测极距的变化规律以及采用不同观测极距对反演精度的影响。 以宝坻台为例, 讨论了在电性剖面参数已知的情况下, 如何确定多极距观测中各极距长度。 最后, 利用提出的最佳布极方式确定的装置系统对宝坻台模拟多极距观测资料进行了处理。 结果表明, 用最佳布极方式确定的多极距观测系统可精确计算出地下各层介质的真电阻率变化。     

电阻率测深在地电异常判定中的应用

塘沽台NS方向地电阻率观测值在观测极距缩短后出现大幅度上升变化，为了判断此变化的性质及其产生的可能原因，开展了多次恢复原极距的对比观测。并依据该台已有的电测深资料，对此变化进行了最佳拟合的理论反演计算。经比测及反、正演计算结果分析，认为该台NS方向大幅度的上升变化其主要原因与台站观测极距缩短有关，可能是随观测极距的缩短，受浅部电性结构层影响增大，而与深部电性结构无关，因而这一变化不具有震兆意义。     

井下地电阻率观测中布极参数的确定方法

为压制地电阻率浅层干扰、突出深部以地震预报为目的的有用信息,选取了小江断裂中段一个场点作为实例,研究了井下地电阻率前兆观测中确定电极埋深、电极间距等布极参数的方法。结果表明:选择井下电阻率观测布极参数时要考虑影响系数和探测深度2个主要因素,即地下潜水位面以上各地层的影响系数应远小于深部各层,探测深度范围内最底层(受孕震影响最大的层)的影响系数应远大于其它各层,观测系统的探测深度最好不小于已有震例指示的地电阻率观测系统的探测深度。按照该方法选择了所给场点的井下电阻率观测布极参数,即电极埋深200 m、供电极距1 050 m、测量极距350 m,按对称四极布置,可获得最佳观测效果。     

关于层状介质视电阻率响应系数的研究

本文从水平层状介质的电法理论出发,定义了电性层的响应系数S_i,并指出:S_i代表各层电阻率的变化对△ρs/ρs贡献的“权”,同时还给出了二层、三层和深埋电极时S_i的计算公式和部分计算结果,着重讨论了电性结构对表层响应系数S_1和底层响应系数S_n的影响。最后以此理论讨论了九个地电台站的具体情况。根据理论和实际资料的分析,得出以下几点结论: 1)从电性上,台址最佳观测条件是:表层响应系数S_1=0;底层响应系数S_n=1。2)台址的表层电阻率ρ_1高一些,底层电阻率ρ_3低一点,比较接近最佳观测条件。但各层电阻率之间的搭配关系需有一定范围,过高或过低的值都会偏离最佳观测条件。3)仅仅以电性剖面类型区分台址电性条件的优劣是不完善的,最好通过具体计算S_1来评判。     

江宁地电台的电性结构及关于地电阻率观测值的解释

为了探究地表和井下观测的地电阻率值存在的明显差异,本文首先对江宁地电台电性结构进行了探测,并建立了水平层状电性结构模型;然后基于该模型计算了地表和井下观测装置的理论视电阻率值;最后对比分析计算值与观测值。结果表明,地表大供电极距观测装置和井下观测装置的观测值均可以由地下电性结构进行合理解释,即地表与井下观测值的差异是合理的,是由地下电性结构所决定的。      

开展小极距井下地电阻率观测的可行性分析

目前,我国用于地震监测的地电阻率观测面临着两个难题:①测区范围较大导致台网稀疏且分布不均匀;②易受环境干扰。本文结合台站实际的地下电性结构,采用地电阻率解析表达式和有限元数值分析方法,对开展小极距井下地电阻率观测的可行性进行了讨论。结果表明:小极距井下观测方式能有效抑制地表电性异常体类干扰和年变化的影响,也能记录到地表大极距观测和井下大极距观测所能记录到的震前异常变化。小极距井下观测能大幅减小布极区范围,有助于地电阻率的足密度组网成场观测,可为解决目前地电阻率观测面临的难题提供一种可选方案。     

深井地电阻率观测的几个技术问题

<正>近年由于城市化进程的加快和地表人为干扰的增多,部分大极距的地面地电观测受到了严重的影响,数据质量下降,中国地震局在部分有干扰的地电台站开展井下地电观测。主要解决:1井下多深可以避开地表的干扰和潜水的变化,观测数值主要反映地是探测目标层地电阻率变化;2当测量目标层介质的电性发生变化时,设计的观测系统能否记录下地电阻率变化。井下地电观测系统的建设主要思路:非均匀各向     

地电阻率法中勘探深度和探测范围的理论讨论和计算

本文对地电阻率法中两个常用的基本概念——勘探深度和探测范围进行了理论探讨和计算,分析了电法勘探中关于这两个概念的若干问题和不足。为了适应地电阻率法比较台址条件和研究其探测能力的需要,在分析这些问题的基础上,运用层状介质视电阻率的理论公式提出了勘探深度的新定义。用统一的标准给出了若干不同电性结构、不同装置下的勘探深度的定量结果,并具体讨论了探测范围上、下界面理论位置与介质表层及深部电性变化量大小、装置极距、仪器精度等参数之间的关系。指出在均匀介质、四极对称装置下,利用精度为1级的仪器探测下界面的最大深度可达极距AB的1.5倍左右的新结论,以及给出了加大探测范围的理论途径。最后本文还讨论了两个概念的差异和联系以及在一般非均匀介质条件下求得勘探深度的原则方法。     

山西境内地电阻率正常变化特征

通过对山西境内地电阻率正常变化的研究,发现ρ_s值具年变规律,这是由于测量体积内表层地下水位等因素的干扰所致.为便于分析、提高观测精度,认为加大供电极距、深埋电极可以排除年变化.     

偶极接地线对地电阻率影响的数值模拟

针对我国地震监测预报中地电阻率定点连续观测中存在的偶极接地线的干扰问题, 本文将台站区域地层简化为3层均匀介质模型, 将接地线等效为偶极接地的电阻体, 建立了接地线干扰地电阻率观测的耦合物理模型. 通过有限元分析软件ANSYS模拟分析不同电性断面情况下接地线对地电阻率观测的影响, 同时分析这种干扰的产生机理, 并结合实际观测中存在的干扰问题作了对比验证分析. 结果表明: ① 接地线使得供电电极产生的地下对称性电场分布发生局部调整, 从而影响地电阻率观测; ② 接地线对地电阻率观测的影响主要取决于线缆的位置及方位角的大小; ③ 适当增大电极埋深可以减小其对地电阻率观测的影响; ④ 电性结构的差异性决定干扰变化幅度的大小. 本文结果对相关台站地电阻率观测异常分析落实及干扰源避让和观测系统改造具有参考意义.